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    人教版2024-2025学年九年级数学上册24.5圆(压轴题综合测试卷)(学生版+解析)

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    初中24.1.1 圆课后复习题

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    这是一份初中24.1.1 圆课后复习题,共47页。


    一.选择题(本大题共10小题,每小题3分,满分30分)
    1.(2022·重庆忠县·九年级期中)如图,点B,C,D在⊙O上,若∠BCD=130°,则∠BOD的度数是( )
    A.50°B.60°C.80°D.100°
    2.(2022·江苏·九年级专题练习)如图,在平面直角坐标系中,过格点A,B,C作一圆弧,点B与下列格点的连线中,能够与该圆弧相切的是( )
    A.点(0,3) B.点(2,3)
    C.点(5,1) D.点(6,1)
    3.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在⊙О中,点C在弦AB上移动,连接OC,过点C作CD⊥OC交⊙О于点D.若AB=2,则CD的最大值是( )
    A.4B.2C.2D.1
    4.(2022·浙江丽水·模拟预测)已知⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,垂足为M,则AC的长为( )
    A.25cmB.45 cmC.25cm或45cm D.23cm或43cm
    5.(2022·江苏·九年级)如图,AB是⊙O的直径,点C为圆上一点,AC=3,∠ABC的平分线交AC于点D,CD=1,则⊙O的直径为( )
    A.3B.23C.1D.2
    6.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,以该三角形的三条边为边向形外作正方形,正方形的顶点E,F,G,H,M,N都在同一个圆上.记该圆面积为S1,△ABC面积为S2,则S1S2的值是( )
    A.5π2B.3πC.5πD.11π2
    7.(2022·全国·九年级专题练习)如图,等边△ABC中,AB=3,点D,点E分别是边BC,CA上的动点,且BD=CE,连接AD、BE交于点F,当点D从点B运动到点C时,则点F的运动路径的长度为( )
    A.33πB.233πC.3πD.23π
    8.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在⊙O中,点C在优弧AB上,将弧BC沿BC折叠后刚好经过AB的中点D.若⊙O的半径为5,AB=4,则BC的长是( )
    A.23B.32C.532D.652
    9.(2022·全国·九年级课时练习)如图,△ABC的内切圆⊙O与AB,BC,AC相切于点D,E,F,已知AB=6,AC=5,BC=7,则DE的长是( )
    A.1277B.1077C.977D.877
    10.(2022·江苏无锡·九年级期中)我们定义:两边平方和等于第三边平方的2倍的三角形叫做奇异三角形,根据定义:①等边三角形一定是奇异三角形;②在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=c,AC=b,BC=a,且b>a,若Rt△ABC是奇异三角形,则a:b:c=1:3:2;③如图,AB是⊙O的直径,C是⊙O上一点(不与点A、B重合),D是半圆ADB的中点,C、D在直径AB的两侧,若在⊙O内存在点E,使AE=AD,CB=CE.则△ACE是奇异三角形;④在③的条件下,当△ACE是直角三角形时,∠AOC=120°,其中,说法正确的有( )
    A.①②B.①③C.②④D.③④
    二.填空题(本大题共5小题,每小题3分,满分15分)
    11.(2022·全国·九年级课时练习)工程上常用钢珠来测量零件上小圆孔的宽口,假设钢珠的直径是10mm,测得钢珠顶端离零件表面的距离为8mm,如图所示,则这个小圆孔的宽口AB的长度为____mm.
    12.(2022·全国·九年级课时练习)已知⊙O的直径为10cm,AB,CD是⊙O的两条弦,AB//CD,AB=8cm,CD=6cm,则AB与CD之间的距离为________cm.
    13.(2022·山东菏泽·九年级期中)如图,正方形ABCD内接于⊙O,PA,PD分别与⊙O相切于点A和点D,PD的延长线与BC的延长线交于点E.已知AB=2,则图中阴影部分的面积为___________.
    14.(2022·全国·九年级课时练习)如图,⊙O是等边△ABC的外接圆,已知D是⊙O上一动点,连接AD、CD,若圆的半径r=2,则以A、B、C、D为顶点的四边形的最大面积为_____.
    15.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,E为AD上一点,且AE=2,F为BC边上的动点,以为EF直径作⊙O,当⊙O与矩形的边相切时,BF的长为______.
    三.解答题(本大题共9小题,满分55分)
    16.(6分)(2022·全国·九年级课时练习)在《阿基米德全集》中的《引理集》中记录了古希腊数学家阿基米德提出的有关圆的一个引理.如图,已知AB,C是弦AB上一点,请你根据以下步骤完成这个引理的作图过程.
    (1)尺规作图(保留作图痕迹,不写作法):
    ①作线段AC的垂直平分线DE,分别交AB于点D,AC于点E,连接AD,CD;
    ②以点D为圆心,DA长为半径作弧,交AB于点F(F,A两点不重合),连接DF,BD,BF.
    (2)直接写出引理的结论:线段BC,BF的数量关系.
    17.(6分)(2022·江西上饶·九年级期末)如图,⊙O的直径AB的长为2,点C在圆周上,∠CAB=30°.点D是圆上一动点,DE∥AB交CA的延长线于点E,连接CD,交AB于点F.
    (1)如图1,当DE与⊙O相切时,求∠CFB的度数;
    (2)如图2,当点F是CD的中点时,求△CDE的面积.
    18.(6分)(2022·全国·九年级专题练习)如图,AB是半圆O的直径,点D是半圆O上一点,点C是AD的中点,CE⊥AB于点E,过点D的切线交EC的延长线于点G,连接AD,分别交CE、CB于点P、Q,连接AC.
    (1)求证:GP=GD;
    (2)求证:P是线段AQ的中点;
    (3)连接CD,若CD=2,BC=4,求⊙O的半径和CE的长.
    19.(6分)(2022·全国·九年级课时练习)对于平面直角坐标系xOy中的图形P,Q,给出如下定义:M为图形P上任意一点,N为图形Q上任意一点,如果M,N两点间的距离有最小值,那么称这个最小值为图形P,Q间的“非常距离”,记作dP,Q.已知点A−2,2,B2,2,连接AB.
    (1)d(点O,AB)= ;
    (2)⊙O半径为r,若d⊙O,AB=0,直接写出r的取值范围;
    (3)⊙O半径为r,若将点A绕点B逆时针旋转α°0°<α<180°,得到点A'.
    ①当α=30°时d⊙O,A'=0,求出此时r的值;
    ②对于取定的r值,若存在两个α使d⊙O,A'=0,直接写出r的范围.
    20.(6分)(2022·四川德阳·九年级阶段练习)如图1,四边形ABCD内接于⊙O,AD为直径,过点C作CE⊥AB于点E,连接AC.
    (1)求证:∠CAD=∠ECB;
    (2)若CE是⊙O的切线,∠CAD=30°,连接OC,如图2.
    ①请判断四边形ABCO的形状,并说明理由;
    ②当AB=2时,求AD, AC与CD围成阴影部分的面积.
    21.(6分)(2022·全国·九年级专题练习)如图,以AB为直径的⊙O上有一动点C,⊙O的切线CD交AB的延长线于点D,过点B作BM∥OC交⊙O于点M,连接AM,OM,BC.
    (1)求证:AM∥CD
    (2)若OA=5,填空:
    ①当AM= 时,四边形OCBM为菱形;
    ②连接MD,过点O作ON⊥MD于点N,若BD=52−5 ,则ON= .
    22.(6分)(2022·全国·九年级课时练习)如图,AB是⊙O的直径,P为AB上一点,弦CD与弦EF交于点P,PB平分∠DPF,连DF交AB于点G.
    (1)求证:CD=EF;
    (2)若∠DPF=60°,PE∶PF=1∶3,AB=213,求OG的长.
    23.(6分)(2022·全国·九年级课时练习)问题提出:(1)如图1,已知△ABC是边长为2的等边三角形,则△ABC的面积为______.
    问题探究:(2)如图2,在△ABC中,已知∠BAC=120°,BC=63,求△ABC的最大面积.
    问题解决:(3)如图3,某校学生礼堂的平面示意图为矩形ABCD,其宽AB=20米,长BC=24米,为了能够监控到礼堂内部情况,现需要在礼堂最尾端墙面CD上安装一台摄像头M进行观测,并且要求能观测到礼堂前端墙面AB区域,同时为了观测效果达到最佳,还需要从点M出发的观测角∠AMB=45°.请你通过所学的知识进行分析,在墙面CD区域上是否存在点M满足要求?若存在,求出MC的长度;若不存在,请说明理由.

    24.(7分)(2022·江苏·苏州中学九年级阶段练习)在Rt△ABC中,∠BCA=90°,CA=CB,点D是△ABC外一动点(点B,点D位于AC两侧),连接CD,AD.
    (1)如图1,点O是AB的中点,连接OC,OD,当△AOD为等边三角形时,∠ADC的度数是 ;
    (2)如图2,连接BD,当∠ADC=135°时,探究线段BD,CD,DA之间的数量关系,并说明理由;
    (3)如图3,⊙O是△ABC的外接圆,点D在AC上,点E为AB上一点,连接CE,DE,当AE=1,BE=7时,直接写出△CDE面积的最大值及此时线段BD的长.题号



    总分
    得分
    评卷人
    得 分


    评卷人
    得 分


    评卷人
    得 分


    专题24.5 圆(满分100)
    学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
    一.选择题(本大题共10小题,每小题3分,满分30分)
    1.(2022·重庆忠县·九年级期中)如图,点B,C,D在⊙O上,若∠BCD=130°,则∠BOD的度数是( )
    A.50°B.60°C.80°D.100°
    【思路点拨】
    首先圆上取一点A,连接AB,AD,根据圆的内接四边形的性质,即可得∠BAD+∠BCD=180°,即可求得∠BAD的度数,再根据圆周角的性质,即可求得答案.
    【解题过程】
    解:在圆上取一点A,连接AB,AD,
    ∵点A、B,C,D在⊙O上,∠BCD=130°,
    ∴∠BAD=50°,
    ∴∠BOD=100°.
    故选D.
    2.(2022·江苏·九年级专题练习)如图,在平面直角坐标系中,过格点A,B,C作一圆弧,点B与下列格点的连线中,能够与该圆弧相切的是( )
    A.点(0,3)B.点(2,3)
    C.点(5,1)D.点(6,1)
    【思路点拨】
    根据垂径定理的性质得出圆心所在位置,再根据切线的性质得出,∠OBD+∠EBF=90°时F点的位置即可。
    【解题过程】
    解:∵过格点A,B,C作一圆弧,
    ∴三点组成的圆的圆心为:O(2,0),
    ∵只有∠OBD+∠EBF=90°时,BF与圆相切,
    ∴当△BOD≌△FBE时,EF=BD=2,F点的坐标为:(5,1),
    ∴点B与下列格点的连线中,能够与该圆弧相切的是:(5,1).
    故选C.
    3.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在⊙О中,点C在弦AB上移动,连接OC,过点C作CD⊥OC交⊙О于点D.若AB=2,则CD的最大值是( )
    A.4B.2C.2D.1
    【思路点拨】
    连接OD,如图,利用勾股定理得CD,利用垂线段最短得到当OC⊥AB时,OC最小,再求出CD即可.
    【解题过程】
    解:连接OD,如图,
    ∵CD⊥OC,
    ∴∠DCO=90∘,
    ∴CD=OD2−OC2=r2−OC2,
    当OC的值最小时,CD的值最大,
    而OC⊥AB时,OC最小,此时D. B两点重合,
    ∴CD=CB=12AB=12×2=1.
    即CD的最大值为1.
    故答案为:D.
    4.(2022·浙江丽水·模拟预测)已知⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,垂足为M,则AC的长为( )
    A.25cmB.45 cmC.25cm或45cmD.23cm或43cm
    【思路点拨】
    先根据题意画出图形,由于点C的位置不能确定,故应分两种情况进行讨论.
    【解题过程】
    解:连接AC,AO,
    ∵O的直径CD=10cm,AB⊥CD,AB=8cm,
    ∴AM=12AB=12×8=4cm,OD=OC=5cm,
    当C点位置如图1所示时,
    ∵OA=5cm,AM=4cm,CD⊥AB,
    ∴OM=OA2−AM2=52−42=3cm,
    ∴CM=OC+OM=5+3=8cm,
    ∴AC=AM2+CM2=42+82=45cm;
    当C点位置如图2所示时,同理可得OM=3cm,
    ∵OC=5cm,
    ∴MC=5−3=2cm,
    在Rt△AMC中,AC=AM2+CM2=42+22=25cm.
    故选:C.
    5.(2022·江苏·九年级)如图,AB是⊙O的直径,点C为圆上一点,AC=3,∠ABC的平分线交AC于点D,CD=1,则⊙O的直径为( )
    A.3B.23C.1D.2
    【思路点拨】
    过D作DE⊥AB垂足为E,先利用圆周角的性质和角平分线的性质得到DE=DC=1,再说明Rt△DEB≌Rt△DCB得到BE=BC,然后再利用勾股定理求得AE,设BE=BC=x,AB=AE+BE=x+3,最后根据勾股定理列式求出x,进而求得AB.
    【解题过程】
    解:如图:过D作DE⊥AB,垂足为E
    ∵AB是直径
    ∴∠ACB=90°
    ∵∠ABC的角平分线BD
    ∴DE=DC=1
    在Rt△DEB和Rt△DCB中
    DE=DC、BD=BD
    ∴Rt△DEB≌Rt△DCB(HL)
    ∴BE=BC
    在Rt△ADE中,AD=AC-DC=3-1=2
    AE=AD2−DE2=22−12=3
    设BE=BC=x,AB=AE+BE=x+3
    在Rt△ABC中,AB2=AC2+BC2
    则(x+3)2=32+x2,解得x=3
    ∴AB=3+3=23
    故填:23.
    6.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,以该三角形的三条边为边向形外作正方形,正方形的顶点E,F,G,H,M,N都在同一个圆上.记该圆面积为S1,△ABC面积为S2,则S1S2的值是( )
    A.5π2B.3πC.5πD.11π2
    【思路点拨】
    先确定圆的圆心在直角三角形斜边的中点,然后利用全等三角形的判定和性质确定△ABC是等腰直角三角形,再根据直角三角形斜边中线的性质得到S2=14AB2,再由勾股定理解得OF2=54AB2,解得S1=54AB2⋅π,据此解题即可.
    【解题过程】
    解:如图所示,
    ∵正方形的顶点E,F,G,H,M,N都在同一个圆上,
    ∴圆心O在线段EF,MN的中垂线的交点上,即在Rt△ABC斜边AB的中点,且AC=MC,BC=CG,
    ∴AG=AC+CG=AC+BC,BM=BC+CM=BC+AC,
    ∴AG=BM,
    又∵OG=OM,OA=OB,
    ∴△AOG≌△BOM,
    ∴∠CAB=∠CBA,
    ∵∠ACB=90°,
    ∴∠CAB=∠CBA=45°,
    ∴OC=12AB,
    ∴S2=12AB⋅OC=12AB⋅12AB=14AB2
    ∵OF2=AO2+AF2=(12AB)2+AB2=54AB2
    ∴S1=πOF2=54AB2⋅π,
    ∴S1S2=54AB2⋅π14AB2=5π.
    故选:C.
    7.(2022·全国·九年级专题练习)如图,等边△ABC中,AB=3,点D,点E分别是边BC,CA上的动点,且BD=CE,连接AD、BE交于点F,当点D从点B运动到点C时,则点F的运动路径的长度为( )
    A.33πB.233πC.3πD.23π
    【思路点拨】
    如图,作过A、B、F作⊙O,AFB为点F的轨迹,然后计算出AFB的长度即可.
    【解题过程】
    解:如图:作过A、B、F作⊙O,过O作OG⊥AB
    ∵等边ΔABC
    ∴AB=BC,∠ABC=∠C=60°
    ∵BD=CE
    ∴△BCE≌△ABC
    ∴∠BAD=∠CBE
    ∵∠ABC=∠ABE+∠EBC=60°
    ∴∠ABE+∠BAD=60°
    ∴∠AFB=120°
    ∵∠AFB是弦AB同侧的圆周角
    ∴∠AOB=120°
    ∵OG⊥AB,OA=OB
    ∴∠BOG=∠AOG=12∠AOB=60°,BG=12AB=32
    ∴∠OBG=30°
    设OB=x,则OG=12x
    ∴x2−x22=322,解得x=3或x=-3(舍)
    ∴AFB的长度为120∘×23π360∘=23π3.
    故选B
    8.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在⊙O中,点C在优弧AB上,将弧BC沿BC折叠后刚好经过AB的中点D.若⊙O的半径为5,AB=4,则BC的长是( )
    A.23B.32C.532D.652
    【思路点拨】
    连接OD、AC、DC、OB、OC,作CE⊥AB于E,OF⊥CE于F,如图,利用垂径定理得到OD⊥AB,则AD=BD=12AB=2,于是根据勾股定理可计算出OD=1,再利用折叠的性质可判断弧AC和弧CD所在的圆为等圆,则根据圆周角定理得到AC=CD,所以AC=DC,利用等腰三角形的性质得AE=DE=1,接着证明四边形ODEF为正方形得到OF=EF=1,然后计算出CF后得到CE=BE=3,于是得到BC=32.
    【解题过程】
    解:连接OD、AC、DC、OB、OC,作CE⊥AB于E,OF⊥CE于F,如图,
    ∵D为AB的中点,
    ∴OD⊥AB,
    ∴AD=BD=12AB=2,
    在Rt△OBD中,OD=52−22=1,
    ∵将弧BC沿BC折叠后刚好经过AB的中点D,
    ∴弧AC和弧CD所在的圆为等圆,
    ∴AC=CD,
    ∴AC=DC,
    ∴AE=DE=1,
    易得四边形ODEF为正方形,
    ∴OF=EF=1,
    在Rt△OCF中,CF=52−12=2,
    ∴CE=CF+EF=2+1=3,
    而BE=BD+DE=2+1=3,
    ∴BC=32,
    故选B.
    9.(2022·全国·九年级课时练习)如图,△ABC的内切圆⊙O与AB,BC,AC相切于点D,E,F,已知AB=6,AC=5,BC=7,则DE的长是( )
    A.1277B.1077C.977D.877
    【思路点拨】
    连接OD、OE、OB,OB交DE于H,作AG⊥BC交BC于点G,利用 AB2−BG2=AC2−CG2,求出BG=307,进一步可得AG=1267,求出S△ABC=12AG·BC=66,设⊙O的半径为r,利用S△ABC=126+7+5·r=66,求出r=263,求出BD=4,进一求出OB=2423,再证明OB垂直平分DE,利用面积法可得12HE⋅OB=12OE⋅BE,求得HE长即可求得答案.
    【解题过程】
    解:连接OD、OE、OB,OB交DE于H,作AG⊥BC交BC于点G,如图,
    ∵AB=6,AC=5,BC=7,
    ∴AB2−BG2=AC2−CG2,即62−BG2=52−7−BG2,解得:BG=307,
    ∴AG=AB2−BG2=1267,
    ∴S△ABC=12AG·BC=66,
    设内切圆的半径为r,
    则S△ABC=126+7+5·r=66,解得:r=263,
    ∵ △ABC的内切圆⊙O与AB,BC,CA分别相切于点D,E,F,
    ∴∠ODB=∠OEB=90°,
    又∵OD=OE, OB=OB,
    ∴Rt△ODB≌△Rt△OEB,
    ∴BD=BE,
    同理, CE=CF,AD=AF,
    ∵BE+CE=BC=7,
    ∴BD+BE+CE+CF=14,
    ∴2AD=(6+5+7)-14=4,即AD=2,
    ∴BD=4,
    ∴OB=BD2+OD2=2423,
    ∵BE=BD,OE=OD,
    ∴OB垂直平分DE,
    ∴DH=EH,OB⊥DE,
    ∵12HE·OB=12OE·BE,
    ∴HE=OE⋅BEOB=263×424232=477,
    ∴DE=2EH=877,
    故选:D.
    10.(2022·江苏无锡·九年级期中)我们定义:两边平方和等于第三边平方的2倍的三角形叫做奇异三角形,根据定义:①等边三角形一定是奇异三角形;②在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=c,AC=b,BC=a,且b>a,若Rt△ABC是奇异三角形,则a:b:c=1:3:2;③如图,AB是⊙O的直径,C是⊙O上一点(不与点A、B重合),D是半圆ADB的中点,C、D在直径AB的两侧,若在⊙O内存在点E,使AE=AD,CB=CE.则△ACE是奇异三角形;④在③的条件下,当△ACE是直角三角形时,∠AOC=120°,其中,说法正确的有( )
    A.①②B.①③C.②④D.③④
    【答案】B
    【思路点拨】
    ①设等边三角形的边长为a,代入检验即可;②在RtΔABC中,由勾股定理可得a2+b2=c2,因为RtΔABC是奇异三角形,且b>a,所以a2+c2=2b2,然后可得b=2a,c=3a,代入可求;③要证明△ACE是奇异三角形,只需证AC2+CE2=2AE2即可;④由③可得ΔACE是奇异三角形,所以AC2+CE2=2AE2,当ΔACE是直角三角形时,由②可得AC:AE:CE=1:2:3或AC:AE:CE=3:2:1,然后分两种情况讨论.
    【解题过程】
    解:设等边三角形的边长为a,
    则a2+a2=2a2,满足奇异三角形的定义,
    ∴等边三角形一定是奇异三角形,
    故①正确;
    在RtΔABC中,a2+b2=c2,
    ∵c>b>a>0,
    ∴2c2>a2+b2,2a2若△ABC是奇异三角形,一定有2b2=a2+c2,
    ∴2b2=a2+(a2+b2),
    ∴b2=2a2,得b=2a.
    ∵c2=b2+a2=3a2,
    ∴c=3a,
    ∴a:b:c=1:2:3,
    故②错误;
    在RtΔABC中,a2+b2=c2,
    ∵AB是⊙O的直径,
    ∴∠ACB=∠ADB=90°,
    在RtΔACB中,AC2+BC2=AB2;
    在RtΔADB中,AD2+BD2=AB2.
    ∵D是半圆ADB的中点,
    ∴AD=BD,
    ∴AD=BD,
    ∴AB2=AD2+BD2=2AD2,
    又∵CB=CE,AE=AD,
    ∴AC2+CE2=2AE2.
    ∴ΔACE是奇异三角形,
    故③正确;
    由③可得ΔACE是奇异三角形,
    ∴AC2+CE2=2AE2.
    当ΔACE是直角三角形时,
    由②可得AC:AE:CE=1:2:3或AC:AE:CE=3:2:1,
    (Ⅰ)当AC:AE:CE=1:2:3时,
    AC:CE=1:3,即AC:CB=1:3,
    ∵∠ACB=90∘,
    ∴∠ABC=30°,
    ∴∠AOC=2∠ABC=60°.
    (Ⅱ)当AC:AE:CE=3:2:1时,
    AC:CE=3:1,即AC:CB=3:1,
    ∵∠ACB=90°,
    ∴∠ABC=60°,
    ∴∠AOC=2∠ABC=120°,
    ∴∠AOC的度数为60°或120°,
    故④错误;
    故选:B.
    二.填空题(本大题共5小题,每小题3分,满分15分)
    11.(2022·全国·九年级课时练习)工程上常用钢珠来测量零件上小圆孔的宽口,假设钢珠的直径是10mm,测得钢珠顶端离零件表面的距离为8mm,如图所示,则这个小圆孔的宽口AB的长度为____mm.
    【思路点拨】
    先根据钢珠的直径求出其半径,再构造直角三角形,求出小圆孔的宽口AB的长度的一半,最后乘以2即为所求.
    【解题过程】
    解:连接OA,过点O作OD⊥AB于点D,
    则AB=2AD,
    ∵钢珠的直径是10mm,
    ∴钢珠的半径是5mm.
    ∵钢珠顶端离零件表面的距离为8mm,
    ∴OD=3mm.
    在Rt△AOD中,∵AD=OA2−OD2=52−32=4mm,
    ∴AB=2AD=2×4=8mm
    故答案为8
    12.(2022·全国·九年级课时练习)已知⊙O的直径为10cm,AB,CD是⊙O的两条弦,AB//CD,AB=8cm,CD=6cm,则AB与CD之间的距离为________cm.
    【思路点拨】
    分两种情况考虑:当两条弦位于圆心O同一侧时,当两条弦位于圆心O两侧时;利用垂径定理和勾股定理分别求出OE和OF的长度,即可得到答案.
    【解题过程】
    解:分两种情况考虑:
    当两条弦位于圆心O一侧时,如图1所示,
    过O作OE⊥CD,交CD于点E,交AB于点F,连接OC,OA,
    ∵AB∥CD,∴OE⊥AB,
    ∴E、F分别为CD、AB的中点,
    ∴CE=DE=12CD=3cm,AF=BF=12AB=4cm,
    在Rt△AOF中,OA=5cm,AF=4cm,
    根据勾股定理得:OF=3cm,
    在Rt△COE中,OC=5cm,CE=3cm,
    根据勾股定理得:OE═4cm,
    则EF=OE−OF=4cm−3cm=1cm;
    当两条弦位于圆心O两侧时,如图2所示,
    同理可得EF=4cm+3cm=7cm,
    综上,弦AB与CD的距离为7cm或1cm.
    故答案为:7或1.
    13.(2022·山东菏泽·九年级期中)如图,正方形ABCD内接于⊙O,PA,PD分别与⊙O相切于点A和点D,PD的延长线与BC的延长线交于点E.已知AB=2,则图中阴影部分的面积为___________.
    【思路点拨】
    连接AC,OD,根据已知条件得到AC是⊙O的直径,∠AOD=90°,根据切线的性质得到∠PAO=∠PDO=90°,得到△CDE是等腰直角三角形,根据等腰直角三角形的性质得到PE=32,根据梯形和圆的面积公式即可得到答案.
    【解题过程】
    解:连接AC,OD,
    ∵四边形BCD是正方形,
    ∴∠B=90°,
    ∴AC是⊙O的直径,∠AOD=90°,
    ∵PA,PD分别与⊙O相切于点A和点D,
    ∴∠PAO=∠PDO=90°,
    ∴四边形AODP是矩形,
    ∵OA=OD,
    ∴矩形AODP是正方形,
    ∴∠P=90°,AP=AO,AC∥PE,
    ∴∠E=∠ACB=45°,
    ∴△CDE是等腰直角三角形,
    ∵AB=2,
    ∴AC=2AO=22,DE=2CD=22,
    ∴AP=PD=AO=2,
    ∴PE=32,
    ∴图中阴影部分的面积=12(AC+PE)⋅AP−12AO2⋅π=12(22+32)×2−12(2)2⋅π=5−π
    故答案为:5-π.
    14.(2022·全国·九年级课时练习)如图,⊙O是等边△ABC的外接圆,已知D是⊙O上一动点,连接AD、CD,若圆的半径r=2,则以A、B、C、D为顶点的四边形的最大面积为_____.
    【思路点拨】
    连接BO并延长交AC于E,交AC于D,根据垂径定理得到点D到AC的距离最大,根据直角三角形的性质、三角形的面积公式计算,得到答案.
    【解题过程】
    解:连接BO并延长交AC于E,交AC于D,连接AD、CD,
    ∵△ABC为等边三角形,
    ∴AB=BC,
    ∴AB=BC,
    ∴OE⊥AC,点D为AC的中点,
    此时点D到AC的距离最大,
    ∴△ADC的面积最大,即以A、B、C、D为顶点的四边形的面积最大,
    在Rt△BAD中,∠ABD=30°,
    ∴AD=12BD=2,
    由勾股定理得,AB=BD2−AD2=23,
    ∴以A、B、C、D为顶点的四边形的最大面积=12×2×23×2=43,
    故答案为:43.
    15.(2022·全国·九年级课时练习)如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,E为AD上一点,且AE=2,F为BC边上的动点,以为EF直径作⊙O,当⊙O与矩形的边相切时,BF的长为______.
    【思路点拨】
    ⊙O与矩形的边相切,但没有具体说与哪个边相切,所以该题有三种情况:第一种情况是圆与边AD、BC相切,此时BF=AE;第二种情况是圆与边AB相切,利用中位线定理以及勾股定理可求出BF的长;第三种是圆与边CD相切,同样利用中位线定理以及勾股定理求得BF.
    【解题过程】
    解:①当圆与边AD、BC相切时,如图1所示
    此时∠AEO=BFO=90°
    所以四边形AEFB为矩形
    即BF=AE=2;
    ②当圆与边AB相切时,设圆的半径为R,切点为H,圆与边AD交于E、N两点,与边BC交于M、F两点,连接EM、HO,如图2所示
    此时OE=OF=OH=R,点O、H分别是EF、AB的中点
    ∴2OH=AE+BF即BF=2R-2
    ∵BM=AE=2
    ∴MF=2R-4
    在Rt△EFM中,EM2+MF2=EF2
    ∵EM=AB=6,EF=2R
    ∴62+(2R−4)2=(2R)2
    解得R=134
    将R=134代入 BF=2R-2
    ∴BF=92;
    ③当圆与边CD相切时,设圆的半径为R,切点为H,圆与边AD交E、D两点,与边BC交M、F两点,如图3所示
    此时OE=OF=OH=R
    ∵AE=2
    ∴ED=6
    ∵点O、H分别是EF、CD的中点
    ∴2OH=ED+FC即FC=2R-6
    ∵BM=AE=2
    ∴MF=BC-BM-FC即MF=12-2R
    ∵EM=AB=6,EF=2R
    ∴在Rt△EMF中EM2+MF2=EF2
    即62+(12−2R)2=(2R)2
    解得R=154
    ∵BF=BM+MF=2+(12−2R)=14−2R
    ∴BF=132.
    三.解答题(本大题共9小题,满分55分)
    16.(2022·全国·九年级课时练习)在《阿基米德全集》中的《引理集》中记录了古希腊数学家阿基米德提出的有关圆的一个引理.如图,已知AB,C是弦AB上一点,请你根据以下步骤完成这个引理的作图过程.
    (1)尺规作图(保留作图痕迹,不写作法):
    ①作线段AC的垂直平分线DE,分别交AB于点D,AC于点E,连接AD,CD;
    ②以点D为圆心,DA长为半径作弧,交AB于点F(F,A两点不重合),连接DF,BD,BF.
    (2)直接写出引理的结论:线段BC,BF的数量关系.
    【思路点拨】
    (1)①分别A,C为圆心,大于12AC为半径画弧,得到两弧的交点,过两弧的交点作直线DE即可得到答案,②按照语句依次作图即可;
    (2)由作图可得:DA=DC=DF, 再证明∠DBC=∠DBF, ∠DFB=∠DCB, 再证明△DCB≌△DFB, 从而可得结论.
    【解题过程】
    解:(1)作出线段AC的垂直平分线DE,连接AD,CD;
    以D为圆心,DA长为半径作弧,交AB于点F,连接DF,BD,BF,如图示:
    (2)结论:BC=BF.理由如下:
    由作图可得:DE是AC的垂直平分线,DA=DF,
    ∴DA=DC=DF,
    ∴∠DAC=∠DCA,AD=FD,
    ∴∠DBC=∠DBF,
    ∵ 四边形ABFD是圆的内接四边形,
    ∴∠DAB+∠DFB=180°,
    ∵∠DCA+∠DCB=180°,
    ∴∠DFB=∠DCB,
    ∵DB=DB,
    ∴△DCB≌△DFB,
    ∴BC=BF.
    17.(2022·江西上饶·九年级期末)如图,⊙O的直径AB的长为2,点C在圆周上,∠CAB=30°.点D是圆上一动点,DE∥AB交CA的延长线于点E,连接CD,交AB于点F.
    (1)如图1,当DE与⊙O相切时,求∠CFB的度数;
    (2)如图2,当点F是CD的中点时,求△CDE的面积.
    【思路点拨】
    (1)由题意可求∠AOD=90°,即可求∠C=45°,即可求∠CFB的度数;
    (2)连接OC,根据垂径定理可得AB⊥CD,利用勾股定理.以及直角三角形30度性质求出CD、DE即可.
    【解题过程】
    解:(1)如图:连接OD
    ∵DE与⊙O相切
    ∴∠ODE=90°
    ∵AB∥DE
    ∴∠AOD+∠ODE=180°
    ∴∠AOD=90°
    ∵∠AOD=2∠C
    ∠C=45°
    ∵∠CFB=∠CAB+∠C
    ∴∠CFB=75°
    (2)如图:连接OC
    ∵AB是直径,点F是CD的中点
    ∴AB⊥CD,CF=DF,
    ∵∠COF=2∠CAB=60°,
    ∴OF=12OC=12,CF=3 OF=32 ,
    ∴CD=2CF=3 ,AF=OA+OF=32 ,
    ∵AF∥AD,F点为CD的中点,
    ∴DE⊥CD,AF为△CDE的中位线,
    ∴DE=2AF=3,
    ∴S△CED=12×3×3=332
    18.(2022·全国·九年级专题练习)如图,AB是半圆O的直径,点D是半圆O上一点,点C是AD的中点,CE⊥AB于点E,过点D的切线交EC的延长线于点G,连接AD,分别交CE、CB于点P、Q,连接AC.
    (1)求证:GP=GD;
    (2)求证:P是线段AQ的中点;
    (3)连接CD,若CD=2,BC=4,求⊙O的半径和CE的长.
    【思路点拨】
    (1)结合切线的性质以及已知得出∠GPD=∠GDP,进而得出答案;
    (2)利用圆周角定理得出PA,PC,PQ的数量关系进而得出答案;
    (3)直接利用勾股定理结合三角形面积得出答案.
    【解题过程】
    (1)证明:连接OD,则OD⊥GD,∠OAD=∠ODA,
    ∵∠ODA+∠GDP=90°,∠EAP+∠GPD=∠EPA+∠EAP=90°,
    ∴∠GPD=∠GDP;
    ∴GP=GD;
    (2)证明:∵AB为直径,
    ∴∠ACB=90°,
    ∵CE⊥AB于E,
    ∴∠CEB=90°,
    ∴∠ACE+∠ECB=∠ABC+∠ECB=90°,
    ∴∠ACE=∠ABC=∠CAP,
    ∴PC=PA,
    ∵∠ACB=90°,
    ∴∠CQA+∠CAP=∠ACE+∠PCQ=90°,
    ∴∠PCQ=∠CQA,
    ∴PC=PQ,
    ∴PA=PQ,即P为Rt△ACQ斜边AQ的中点;
    (3)连接CD,
    ∵弧AC=弧CD,
    ∴CD=AC,
    ∵CD=2,
    ∴AC=2,
    ∵∠ACB=90°,
    ∴AB=22+42=25,
    故⊙O的半径为5,
    ∵CE×AB=AC×BC,
    ∴25CE=2×4,
    ∴CE=455.
    19.(2022·全国·九年级课时练习)对于平面直角坐标系xOy中的图形P,Q,给出如下定义:M为图形P上任意一点,N为图形Q上任意一点,如果M,N两点间的距离有最小值,那么称这个最小值为图形P,Q间的“非常距离”,记作dP,Q.已知点A−2,2,B2,2,连接AB.
    (1)d(点O,AB)= ;
    (2)⊙O半径为r,若d⊙O,AB=0,直接写出r的取值范围;
    (3)⊙O半径为r,若将点A绕点B逆时针旋转α°0°<α<180°,得到点A'.
    ①当α=30°时d⊙O,A'=0,求出此时r的值;
    ②对于取定的r值,若存在两个α使d⊙O,A'=0,直接写出r的范围.
    【思路点拨】
    (1)理解题意后直接利用垂线段最短即可求解.
    (2)先理解当⊙O与线段有交点时,d⊙O,AB=0,利用⊙O与线段相切和⊙O经过A点即可求解.
    (3)①先确定A'位于x轴上,再求出OA'的长即可求解;②先确定A'的轨迹,再利用存在两个α使d(⊙O,A')=0,确定并求出两个界点值,即可求解.
    【解题过程】
    (1)解:∵O点到AB的距离为2,
    ∴d(点O,AB)=2,
    故答案为2.
    (2)当⊙O与线段有交点时,d⊙O,AB=0,
    ∵OA=OB=22+22=22,
    ∴2≤r≤22.
    (3)①如图,作A'N⊥AB于点N,作
    ∴∠A'NB=90°,
    由旋转知BA'=BA=2−−2=4,
    ∵∠ABA'=30°,
    ∴A'N=12BA'=2,
    ∴A'位于x轴上,BN=42−22=23,
    ∴A'M=23,
    ∴A'O=23−2,
    ∵d⊙O,A'=0,
    ∴⊙O经过A'点,
    ∴r=23−2.
    ②如图所示,连接OB,
    ∵对于取定的r值,若存在两个α使d(⊙O,A')=0,
    ∴⊙O与以AH为直径的半圆有两个交点(A点和H点除外),
    此时有两个界点值,分别是⊙O与该半圆内切时和⊙O经过A点时,
    由B2,2,得OB=22+22=22,
    当⊙O与该半圆内切时,r=4−22,
    当⊙O经过A点时,r=22,
    ∴4−22<r<22.
    20.(2022·四川德阳·九年级阶段练习)如图1,四边形ABCD内接于⊙O,AD为直径,过点C作CE⊥AB于点E,连接AC.

    (1)求证:∠CAD=∠ECB;
    (2)若CE是⊙O的切线,∠CAD=30°,连接OC,如图2.
    ①请判断四边形ABCO的形状,并说明理由;
    ②当AB=2时,求AD, AC与CD围成阴影部分的面积.
    【思路点拨】
    (1)利用圆内接四边形的性质证得∠D=∠EBC,再利用圆周角的性质证得∠D+∠CAD=90°,即可证明∠CAD=∠ECB;
    (2)①利用切线的性质得到OC⊥EC,从而证明OC∥AE,再证明∠BAO=∠EBC =60°,推出BC∥AO,即可证明四边形ABCO是菱形;②先计算S△AOC=3,再利用扇形的面积公式计算S扇形OCD=60π×22360=23π,即可求得阴影部分的面积.
    【解题过程】
    解:(1)证明:∵四边形ABCD内接于⊙O,
    ∴∠D+∠ABC=180°,
    ∵∠EBC+∠ABC=180°,
    ∴∠D=∠EBC,
    ∵AD为⊙O直径,
    ∴∠ACD=90°,
    ∴∠D+∠CAD=90°,
    ∵CE⊥AB,
    ∴∠ECB+∠EBC=90°,
    ∴∠CAD=∠ECB;
    (2)①四边形ABCO是菱形,理由如下:
    ∵CE是⊙O的切线,
    ∴OC⊥EC,
    ∵AB⊥EC,
    ∴∠OCE=∠E=90°,
    ∴∠OCE+∠E=180°,
    ∴OC∥AE,
    ∴∠ACO=∠BAC,
    ∵OA=OC,
    ∴∠ACO=∠CAD,
    ∴∠BAC=∠CAD,
    ∵∠CAD=∠ECB,∠CAD=30°,
    ∴∠EBC=90°-30°=60°,
    ∴∠BAO=∠EBC =60°,
    ∴BC∥AO,
    ∴四边形ABCO是平行四边形,
    ∵OA=OC,
    ∴四边形ABCO是菱形;
    ②∵四边形ABCO是菱形,
    ∴AO=AB=2,AD=4,
    ∵∠CAD=30°,
    ∴CD=12AD=2,AC=23,
    过点C作CF⊥AD于点F,
    ∴CF=3,
    ∴S△AOC=12×2×3=3,
    ∵OC∥AE,
    ∴∠DOC=∠BAO=60°,
    ∴S扇形OCD=60π×22360=23π,
    ∴阴影部分的面积为3+23π.
    21.(2022·全国·九年级专题练习)如图,以AB为直径的⊙O上有一动点C,⊙O的切线CD交AB的延长线于点D,过点B作BM∥OC交⊙O于点M,连接AM,OM,BC.
    (1)求证:AM∥CD
    (2)若OA=5,填空:
    ①当AM= 时,四边形OCBM为菱形;
    ②连接MD,过点O作ON⊥MD于点N,若BD=52−5 ,则ON= .
    【思路点拨】
    (1)首先根据圆周角定理可得∠MAB+∠ABM=90°,由切线的性质可得∠DOC+∠CDO=90°,再根据平行线的性质即可证得∠MAB=∠CDO,据此即可证得结论;
    (2)①根据菱形性质可得OM= OA=MB= 5,即可求得AB,再根据勾股定理即可求得;②首先可证得△ODC是等腰直角三角形,再根据勾股定理及三角形的面积,即可求解.
    【解题过程】
    (1)证明:∵AB是⊙O的直径,
    ∴∠AMB=90°,
    ∴∠MAB+∠ABM=90°,
    ∵CD是⊙O的切线,
    ∴OC⊥CD,
    ∴∠DOC+∠CDO=90°,
    又∵BM∥OC,
    ∴∠ABM=∠DOC,
    ∴∠MAB=∠CDO,
    ∴AM∥CD;
    (2)解:①若四边形OCBM为菱形,
    则OM=OA=MB =5,
    ∵AB是⊙O的直径,
    ∴∠AMB=90°,
    ∵OA=OB,
    ∴AB=2OA=10,
    ∴AM=AB2−MB2=102−52=53
    当AM=53时,四边形OCBM为菱形;
    故答案为:53;
    ②如图所示:
    ∵BD=52−5,OB=5,
    ∴OD=OB+BD=5+52−5=52,
    ∵CD是⊙O的切线,
    ∴∠OCD=90°,
    ∵OC=OB=5,
    ∴CD=OD2−OC2=522−52=5,
    ∴△ODC是等腰直角三角形,
    ∴∠DOC=45°,
    又∵BM∥OC,
    ∴∠OBM=∠DOC=45°,
    ∵OM=OB,
    ∴∠OBM=∠OMB=45°,
    ∴∠BOM=90°,△OBM是等腰直角三角形,
    在直角△ODM中,根据勾股定理可得MD=OD2+OM2=522+52=53,
    根据△ODM的面积可得ON⋅DM=OM⋅OD,
    ON=OM⋅ODDM=5×5253=563,
    故答案为:563.
    22.(2022·全国·九年级课时练习)如图,AB是⊙O的直径,P为AB上一点,弦CD与弦EF交于点P,PB平分∠DPF,连DF交AB于点G.
    (1)求证:CD=EF;
    (2)若∠DPF=60°,PE∶PF=1∶3,AB=213,求OG的长.
    【思路点拨】
    (1)过点O作OM⊥EF于点M,ON⊥CD于点N,连接OF、OD,利用HL证明Rt△OFM≌Rt△ODN,可得FM=DN,进而可得结论;
    (2)根据PE:PF=1:3,可以设PE=x,PF=3x,则EF=PE+PF=4x,利用含30度角的直角三角形可得OM=33x,OP=233x,然后证明Rt△OPM≌Rt△OPN,可得PM=PN,再证明△PDF是等边三角形,可得DF=PF=3x,FG=12DF=3x2,然后根据勾股定理即可求出OG的长.
    【解题过程】
    (1)证明:如图,过点O作OM⊥EF于点M,ON⊥CD于点N,连接OF、OD,
    则∠OMF=∠OND=90°,
    ∵PB平分∠DPF,OM⊥EF,ON⊥CD,
    ∴OM=ON,
    在Rt△OFM和Rt△ODN中,
    ∵OF=ODOM=ON,
    ∴Rt△OFM≌Rt△ODN(HL),
    ∴FM=DN,
    ∵OM⊥EF,ON⊥CD,
    ∴EF=2FM,CD=2DN,
    ∴CD=EF;
    (2)解:∵PE:PF=1:3,
    ∴设PE=x,PF=3x,
    ∴EF=PE+PF=4x,
    ∵OM⊥EF,
    ∴EM=FM=12EF=2x,
    ∴PM=EM-PE=2x-x=x,
    ∵PB平分∠DPF,∠DPF=60°,
    ∴∠FPB=DPB=12∠DPF=30°,
    ∴OM=33x,OP=233x,
    在Rt△OPM和Rt△OPN中,
    OP=OPOM=ON,
    ∴Rt△OPM≌Rt△OPN(HL),
    ∴PM=PN,
    由(1)知:FM=DN,
    ∴PM+FM=PN+DN,
    ∴PF=PD,
    ∵∠DPF=60°,
    ∴△PDF是等边三角形,
    ∵PB平分∠DPF,
    ∴PB⊥DF,垂足为G,
    ∴DF=PF=3x,FG=12DF=3x2,
    ∴PG=PF2−FG2=(3x)2−(32x)2=33x2,
    ∴OG=PG-OP=33x2−233x=53x6,
    ∵AB=213,
    ∴OF=12AB=13,
    在Rt△OFG中,根据勾股定理,得
    OG2+FG2=OF2,
    ∴(53x6)2+(3x2)2=(13)2,
    整理,得x2=3,
    解得x=±3(负值舍去),
    ∴x=3,
    ∴OG=53x6=53×36=52.
    23.(2022·全国·九年级课时练习)问题提出:(1)如图1,已知△ABC是边长为2的等边三角形,则△ABC的面积为______.
    问题探究:(2)如图2,在△ABC中,已知∠BAC=120°,BC=63,求△ABC的最大面积.
    问题解决:(3)如图3,某校学生礼堂的平面示意图为矩形ABCD,其宽AB=20米,长BC=24米,为了能够监控到礼堂内部情况,现需要在礼堂最尾端墙面CD上安装一台摄像头M进行观测,并且要求能观测到礼堂前端墙面AB区域,同时为了观测效果达到最佳,还需要从点M出发的观测角∠AMB=45°.请你通过所学的知识进行分析,在墙面CD区域上是否存在点M满足要求?若存在,求出MC的长度;若不存在,请说明理由.

    【思路点拨】
    (1)作AD⊥BC于D,由勾股定理求出AD的长,即可求出面积;
    (2)作△ABC的外接圆⊙O,可知点A在BC上运动,当A'O⊥BC时,△ABC的面积最大,求出A'H的长,从而得出答案;
    (3)以AB为边,在矩形ABCD的内部作一个等腰直角三角形AOB,且∠AOB=90°,过O作HG⊥AB于H,交CD于G,利用等腰直角三角形的性质求出OA,OG的长,则以O为圆心,OA为半径的圆与CD相交,从而⊙O上存在点M,满足∠AMB=45°,此时满足条件的有两个点M,过M1作M1F⊥AB于F,作EO⊥M1F于E,连接OF,利用勾股定理求出OE的长,从而解决问题.
    【解题过程】
    解:(1)作AD⊥BC于D,
    ∵△ABC是边长为2的等边三角形,
    ∴BD=1,
    ∴AD=AB2−BD2=3,
    ∴△ABC的面积为12×2×3=3,
    故答案为:3;
    (2)作△ABC的外接圆⊙O,
    ∵∠BAC=120°,BC=63,
    ∴点A在BC上运动,
    当A'O⊥BC时,△ABC的面积最大,
    ∴∠BOA'=60°,BH=CH=33,
    ∴OH=3,OB=6,
    ∴A'H=OA'-OH=6-3=3,
    ∴△ABC的最大面积为12×3×63=93;
    (3)存在,以AB为边,在矩形ABCD的内部作一个等腰直角三角形AOB,且∠AOB=90°,
    过O作HG⊥AB于H,交CD于G,
    ∵AB=20米,
    ∴AH=OH=10米,OA=102米,
    ∵BC=24米,
    ∴OG=14米,
    ∵102>14,
    ∴以O为圆心,OA为半径的圆与CD相交,
    ∴⊙O上存在点M,满足∠AMB=45°,此时满足条件的有两个点M,
    过M1作M1F⊥AB于F,作EO⊥M1F于E,连接OF,
    ∴EF=OH=10米,OM1=102米,
    ∴EM1=14米,
    ∴OE=OM12−M1E2=2米,
    ∴CM1=BF=8米,
    同理CM2=BH+OE=10+2=12(米),
    ∴MC的长度为8米或12米.
    24.(2022·江苏·苏州中学九年级阶段练习)在Rt△ABC中,∠BCA=90°,CA=CB,点D是△ABC外一动点(点B,点D位于AC两侧),连接CD,AD.
    (1)如图1,点O是AB的中点,连接OC,OD,当△AOD为等边三角形时,∠ADC的度数是 ;
    (2)如图2,连接BD,当∠ADC=135°时,探究线段BD,CD,DA之间的数量关系,并说明理由;
    (3)如图3,⊙O是△ABC的外接圆,点D在AC上,点E为AB上一点,连接CE,DE,当AE=1,BE=7时,直接写出△CDE面积的最大值及此时线段BD的长.
    【思路点拨】
    (1)由等腰直角三角形的性质得∠COA=90°,CO=OA,再由等边三角形的性质得OD=OA,∠ODA=∠DOA=60°,然后求出∠ODC=75°,即可求解;
    (2)过点C作CH⊥CD交AD的延长线于点H,证△ACH≌△BCD(SAS),得BD=AH=HD+DA=2CD+AD;
    (3)连接OC,由勾股定理得CE=5,过点O作ON⊥CE于N,延长ON交⊙O于点D,此时点D到CE的距离最大,△CDE面积的面积最大,然后由三角形面积求出ON=125,则DN=OD﹣ON=85,即可求解三角形CDE的面积最大值,最后用勾股定理借助(2)的结论求出AD,即可求出BD.
    【解题过程】
    (1)解:∵∠BCA=90°,BC=AC,点O是AB的中点,
    ∴∠COA=90°,CO=12AB=OA,
    ∵△AOD是等边三角形,
    ∴OD=OA,∠ODA=∠DOA=60°,
    ∴OC=OD,∠COD=∠COA﹣∠DOA=90°﹣60°=30°,
    ∴∠ODC=12(180°﹣∠COD)=12×(180°﹣30°)=75°,
    ∴∠ADC=∠ODC+∠ODA=75°+60°=135°,
    故答案为:135°;
    (2)解:线段BD,CD,DA之间的数量关系为:BD=2CD+DA,
    理由如下:
    过点C作CH⊥CD交AD的延长线于点H,如图2所示:
    则∠CDH=180°﹣∠ADC=180°﹣135°=45°,
    ∴△DCH是等腰直角三角形,
    ∴CH=CD,HD=2CD,
    ∵∠BCA=90°,
    ∴∠ACH=∠BCD,
    ∴△ACH≌△BCD(SAS),
    ∴BD=AH=HD+DA=2CD+AD;
    (3)解:连接OC,如图3所示:
    ∵∠BCA=90°,BC=AC,
    ∴△ACB是等腰直角三角形,
    ∴∠ABC=45°,
    ∵⊙O是△ABC的外接圆,
    ∴O是AB的中点,
    ∴OC⊥AB,OC=OA=12AB=12(AE+BE)=12×(1+7)=4,
    ∴OE=OA﹣AE=4﹣1=3,
    在Rt△COE中,由勾股定理得:CE=OC2+OE2=42+32=5,
    ∵CE是定值,
    ∴点D到CE的距离最大时,△CDE面积的面积最大,
    ∵AB是⊙O的直径,
    过点O作ON⊥CE于N,延长ON与⊙O的交点恰好是点D时,点D到CE的距离最大,△CDE面积的面积最大,
    ∵S△OCE=12OC•OE=12CE•ON,
    ∴ON=OC⋅OECE=4×35=125,
    ∵OD=OC=4,
    ∴DN=OD﹣ON=4−125=85,
    此时,在Rt△CNO中,CN=OC2−ON2=42−(125)2=165,
    在Rt△CND中,CD=CN2+DN2=(165)2+(85)2=855,
    在Rt△ABD中,BD2=AB2﹣AD2=82﹣AD2,
    由( 2)知,BD=2CD+AD=2×855+AD=8105+AD,
    ∴82﹣AD2=(8105+AD)2,
    ∴AD=6105,
    ∴BD=8105+AD=8105+6105=14105,
    即△CDE面积的面积最大值为4,此时,BD=14105.题号



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